第5章 机械的效率和自锁

第5章机械的效率和自锁§5-1机械的效率§5-2机械的自锁本章教学内容§5-1机械的效率一、各种功及其相互关系驱动功Wd

（输入功）：作用在机械上的驱动力所作的功。有效功Wr

（输出功）：克服生产阻力所作的功。损失功Wf：克服有害阻力所作的功。Wd＝Wr

＋Wf二、机械效率h

机械效率是输出功和输入功的比值，它可以反映输入功在机械中有效利用的程度。将式Wd＝Wr

＋Wf两边都除以t Pd、Pr

、Pf分别为输入功率、输出功率和损耗功率。

Pd＝Pr

＋Pf三、提高机械效率的方法1、尽量简化机械传动系统，使传递通过的运动副数目越少越好；2、减少运动副中的摩擦。损失率：机械的损失功与输入功之比。理想驱动力F0

：理想机械中，克服同样的生产阻力G，所需的驱动力。四、机械效率一般公式理想机械：不存在摩擦的机械。理想机械的效率

h0等于1，即：1、一般公式机械效率的统一形式：斜面机构，正行程的机械效率：斜面机构，反行程的机械效率：简单传动机构和运动副的效率：见表5-12、机组效率的计算（1）串联W1W212kWdWk…

k

1

2Wk

1结论：a.串联机组的总效率等于组成该机组的各个机器的效率的连乘积。b.只要串联机组中任一机器的效率很低，就会使整个机组的效率极低；c.串联的级数越多，系统的总效率越低。d.串联机组的总效率小于该机组中机器最小的效率。⑵并联W1W2WkW

1W

2W

k12k…WrWd结论：a、η不仅与各机器的效率有关，而且也与各机器所传递的功率大小有关；b、hmin<

h<

hmax；c、总功率主要取决于传递功率最大的机器的效率；W1=

W2=…=Wk时

h1=

h2=…=hk时d、⑶混联先分别计算，合成后按串联或并联计算W1W2W

2

W

2W

3W

r123

3

4

4

WdWrW

3W

rWdW112WrW2W

rW

rWrWdW112串联计算并联计算串联计算则机组的总效率为:设机组串联部分的效率为h’，并联部分的效率为h’’例1':解:如图所示为一输送辊道的传动简图。设已知一对圆柱齿轮传动的效率为0.95；一对圆锥齿轮传动的效率为0.92(均已包括轴承效率)。求该传动装置的总效率。此传动装置为一混联系统圆柱齿轮1、2、3、4为串联圆锥齿轮5-6、7-8、9-10、11-12为并联。此传动装置的总效率§5-2机械的自锁一、机械的自锁由于摩擦力的存在，无论驱动如何增大也无法使机械运动的现象。二、自锁现象的意义1）设计机械时，为了使机械实现预期的运动，必须避免机械在所需的运动方向发生自锁；2）一些机械的工作需要其具有自锁特性。垂直分力Fy：所能引的最大摩擦力三、发生自锁的条件1.平面移动副（滑块实例）

力F分解为水平分力Fx和垂直分力Fy，有效分力Fx：推动滑块1运动的分力。当b

j时，-----------自锁条件

滑块1不会发生运动2.转动副实例力F为作用在轴颈上的单一外载荷。当力F的作用线在摩擦圆之内（a<r）时

力F对轴颈中心的力矩力F本身所能引起的最大摩擦力矩Mf=FRr=Fr

a<ρ

Ma<Mf

不论力F如何增大，也不能驱使轴颈转动。Ma=Fa------自锁条件3.一般条件机械发生自锁时，无论驱动力多么大，都不能超过由它所产生的摩擦阻力。

h0

当h=0时，机械处于临界自锁状态；当h<0时，其绝对值越大，表明自锁越可靠。

驱动力所作的功，总是小于或等于由它所产生的摩擦阻力所作的功。

该千斤顶在物体重力的驱动下运动时的机械效率为：

此即该千斤顶在物体重力作用下不致于自行反转的自锁条件。4.实例（1）螺旋千斤顶（2）斜面压榨机

该机构在当力F撤去后，在G的作用下应该具有自锁性。求出当G为驱动力时，该机构的机械效率。（设各接触面的摩擦系数相同。）①根据各接触面间的相对运动及已知的摩擦角j，将两滑块所受的总反力作出。FG②取滑块2为分离体，列出平衡方程式：F+FR12+FR32=0,作出力多边形，并由正弦定律求得：③取滑块3为分离体，列出平衡方程G+FR13+FR23=0,可作出力多边形并由正弦定律求得：FR32=-FR23F

此即该斜面压榨机反行程自锁的条件。（3）偏心夹具的自锁条件应满足的条件：由几